全数字式水轮机微机调速器的研究与实践

本文首先对国内外的水轮机调速器的发展概况进行了简要的介绍，并就国内外微机调速器在具体结构及与调速器相关的压力等级、开发语言等方面的发展演进情况进行了详尽的分析和阐述。在此基础上，对比例伺服阀微机调速器、步进电机微机调速器两种典型调速器给予了全面的介绍和分析。通过对两种典型调速器电液转换环节控制方式的对比，提出一种基于BANG-BANG控制的水轮机调速器直接控制方法，较好的解决了高速开关阀不能在水轮机调速器上应用的问题，实现整个系统的数字化，构成了基于直接控制方式的全数字式调速器。 本文对基于BANG-BANG控制的全数字式调速器机械液压系统，在理论上进行了详尽的阐述和严密的推导，给出了系统的传递函数，还通过对同样系统PWM控制传递函数的对比，分析了该系统不能采用PWM控制方式的原因。为进一步优化控制性能，本文还采用快速预测模型FMPC技术对BANG-BANG控制方法进行了性能优化，在理想条件和有阻尼条件下分别进行了论证。为保证理论的准确性和实用性，采用MATLAB的SIMULINK对基于BANG-BANG控制方法及其优化性能控制方法的系统进行了仿真。同时，为检验全数字式水轮机微机调速器应用于工业实际中的性能情况，缩短从科研成果向工业产品转换的周期，在理论研究的基础上进行了实践应用，并给出了实践应用的结果。在全面分析以上研究结果的基础上，给出了相关结论，并对进一步的工作提出了展望。